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2023-03-01

色差仪积分球有什么作用?积分球色差仪的测色原理是怎样的?

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对于d/8°结构的色差仪而言,其核心技术就是采用了积分球,积分球的应用提高了色差仪的稳定性和精度,同时也改善了色差仪的测量范围、减短了测量时间,在色彩管理历史上算是里程碑的一步。本文对色差仪积分球的作用及积分球色差仪的工作原理做了简要的介绍,对光电仪器知识感兴趣的朋友可以了解一下!

积分球色差仪

色差仪积分球的作用:

色差仪的一个核心技术就是积分球,融入了积分球原理的设计使得色差仪的测量更加精确可靠,并且更加适合市场测色需求。积分球相当于光学扩散器,积分球的应用同时带来很多问题,如什么样的积分球角度更适合色差仪的应用,什么样的积分球涂层更稳定、更长寿等等。

积分球作为光学扩散器来减小测量误差,得到更加精确的测量结果。一般情况下,光学扩散片的适当使用下,可以降低测量时因为探测器上的入射光不均匀分布或者光束偏移造成的误差,这样可以提高色差仪在测量时的精准性。

积分球的工作原理是光路通过采样口径被积分球收集,然后在积分球内部经过多次反射、折射达到非常均匀地散射在积分球内部。使用积分球来测量光通量是,可以使得色差仪的测量结果更为准确,可靠,积分球可以大大降低并清除由光线的形状、发散的角度以及探测的位置的不同而带来的测量误差影响。

现在色差仪市场上多数的积分球内层反射层为涂层结构,这种结构存在使用一段时间后发黄、剥落等问题。而一旦这种情况出现,导致的后果就是色差仪不能提供准确的测量数据,积分球必须整个更换。积分球是色差仪的关键部件,维修和更换费用会很高,这样就会大大加重色差仪的成本。所以一台色差仪采用品质好的积分球是迫切需求的。好的积分球整体均由稳定、耐用的高反射材料制成,耐老化、不会变色,也不存在内层剥落等问题。整机的使用寿命长,维护费用低。

根据物体的颜色深浅自动调整积分时间,既能保证快速测量,测量时间平均为同类仪器的1/2-1/5,堪称神速;同时又解决了一些国产色差仪在测量深色部分出现的不稳定现象。

提起积分球就不得不说一个名词动态积分球时间,动态积分时间是指色差仪中的微电脑根据测量物品的反射光,自动判断颜色的深浅和颜色的类别,相应调整取样运算的时间。是使得某些深色物品在反射光比较弱的情况下,也能准确计算出真实颜色的重要参数。这种毫秒级的快速判断和处理技术,完全由电脑自动完成,人手在操作的时候,根本感觉不到。这是色差仪创造的独一无二的技术,为了行业的进步和发展,色差仪对这项创新进行了技术公开,没有反复申请专利。一来因为的专利已经非常多,二来希望行业有一个整体突破,解决在测量深色部分出现的不稳定现象。技术是公开了,当然实现起来还是有一定难度的,只有掌握了核心技巧,才能真正发挥技术的作用。

积分球的应用提高色差仪的稳定性和精度,同时改善色差仪的测量范围、减短了测量时间,在色彩管理历史上算是里程碑的一步。


积分球色差仪的测色原理:

积分球色差仪工作时,光源发光,光线会通过积分球内壁进行完全漫反射,从而这些漫反射光能够从不同方向照射到样品表面,样品进行吸收和反射,其反射的8方向的光被接收器接收进行颜色分析。

所以相对于0°/45°测量结构,其特点之一是其光源为漫反射光源,相当于有无数个点状光源分布于样品周围,而0°/45°结构是单点光源;特点之二是其接收器在8°位置,由于对称位置的镜面反射孔可以关闭和打开,所以可以采集包含镜面反射(SPIN,Specular Included)数据和排除镜面反射(SPEX,Specular Excluded)数据。包含镜面反射与排除镜面反射光路示意图如下图所示。

包含镜面反射与排除镜面反射光路示意图

按照上图来分析,当光源照射到样品表面后,会发生光的吸收、散射和镜面反射。样品表面的物理状况会影响光的传播,当表面比较光滑时,样品光泽较高,镜面反射光会比较强,散射会比较弱;当表面比较粗糙时,样品光泽较低,镜面反射光会比较弱,散射会比较强。

所以对于相同材质的样品,若只是光泽差异,在包含镜面反射状态下测量结果是一致的(即1+2=2+1),这时其反映的是材质本身的颜色,称之为真实色;但在排除镜面反射状态下,样品间的差异会比较大(1≠2),数据反映的是材质和表面物理状况的综合变化,称之为表观色,此状态下与人眼的视觉效果更为接近。

可见包含镜面反射数据与排除镜面反射数据的差异主要是由镜面反射光造成的,而镜面光的强弱取决于样品的光泽高低,所以样品的光泽大小影响包含镜面反射与排除镜面反射数据的差异大小。

现在积分球仪器在各个行业都有应用。特别是在纺织印染和塑料产品的检测中,它被作为首要选择。无论对于低光泽样品还是高光泽样品(比如金银卡、电镀产品),积分球结构都可以表现出良好的性能;甚至对于一些简单的特殊效果涂料,都可以用这种结构作为检测手段。由于积分球型仪器是唯一可以测量样品真实色的仪器,所以电脑配色系统中一般选择积分球结构分光光度仪。

积分球是这种结构最重要的原件之一,由于内壁为高漫反射材料,所以相对成本较高;为了保持数据的准确性,需要较好的日常维护,用来保持其良好的高度漫反射性能。

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